arch/powerpc/mm/init_64.c

   1 /*
   2  *  PowerPC version
   3  *    Copyright (C) 1995-1996 Gary Thomas (gdt@linuxppc.org)
   4  *
   5  *  Modifications by Paul Mackerras (PowerMac) (paulus@cs.anu.edu.au)
   6  *  and Cort Dougan (PReP) (cort@cs.nmt.edu)
   7  *    Copyright (C) 1996 Paul Mackerras
   8  *
   9  *  Derived from "arch/i386/mm/init.c"
  10  *    Copyright (C) 1991, 1992, 1993, 1994  Linus Torvalds
  11  *
  12  *  Dave Engebretsen <engebret@us.ibm.com>
  13  *      Rework for PPC64 port.
  14  *
  15  *  This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  *  modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  *  as published by the Free Software Foundation; either version
  18  *  2 of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  */
  21
  22 #undef DEBUG
  23
  24 #include <linux/signal.h>
  25 #include <linux/sched.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/types.h>
  30 #include <linux/mman.h>
  31 #include <linux/mm.h>
  32 #include <linux/swap.h>
  33 #include <linux/stddef.h>
  34 #include <linux/vmalloc.h>
  35 #include <linux/init.h>
  36 #include <linux/delay.h>
  37 #include <linux/highmem.h>
  38 #include <linux/idr.h>
  39 #include <linux/nodemask.h>
  40 #include <linux/module.h>
  41 #include <linux/poison.h>
  42 #include <linux/memblock.h>
  43 #include <linux/hugetlb.h>
  44 #include <linux/slab.h>
  45 #include <linux/of_fdt.h>
  46 #include <linux/libfdt.h>
  47 #include <linux/memremap.h>
  48
  49 #include <asm/pgalloc.h>
  50 #include <asm/page.h>
  51 #include <asm/prom.h>
  52 #include <asm/rtas.h>
  53 #include <asm/io.h>
  54 #include <asm/mmu_context.h>
  55 #include <asm/pgtable.h>
  56 #include <asm/mmu.h>
  57 #include <linux/uaccess.h>
  58 #include <asm/smp.h>
  59 #include <asm/machdep.h>
  60 #include <asm/tlb.h>
  61 #include <asm/eeh.h>
  62 #include <asm/processor.h>
  63 #include <asm/mmzone.h>
  64 #include <asm/cputable.h>
  65 #include <asm/sections.h>
  66 #include <asm/iommu.h>
  67 #include <asm/vdso.h>
  68
  69 #include "mmu_decl.h"
  70
  71 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
  72 #if H_PGTABLE_RANGE > USER_VSID_RANGE
  73 #warning Limited user VSID range means pagetable space is wasted
  74 #endif
  75 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */
  76
  77 phys_addr_t memstart_addr = ~0;
  78 EXPORT_SYMBOL_GPL(memstart_addr);
  79 phys_addr_t kernstart_addr;
  80 EXPORT_SYMBOL_GPL(kernstart_addr);
  81
  82 #ifdef CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP
  83 /*
  84  * Given an address within the vmemmap, determine the pfn of the page that
  85  * represents the start of the section it is within.  Note that we have to
  86  * do this by hand as the proffered address may not be correctly aligned.
  87  * Subtraction of non-aligned pointers produces undefined results.
  88  */
  89 static unsigned long __meminit vmemmap_section_start(unsigned long page)
  90 {
  91         unsigned long offset = page - ((unsigned long)(vmemmap));
  92
  93         /* Return the pfn of the start of the section. */
  94         return (offset / sizeof(struct page)) & PAGE_SECTION_MASK;
  95 }
  96
  97 /*
  98  * Check if this vmemmap page is already initialised.  If any section
  99  * which overlaps this vmemmap page is initialised then this page is
 100  * initialised already.
 101  */
 102 static int __meminit vmemmap_populated(unsigned long start, int page_size)
 103 {
 104         unsigned long end = start + page_size;
 105         start = (unsigned long)(pfn_to_page(vmemmap_section_start(start)));
 106
 107         for (; start < end; start += (PAGES_PER_SECTION * sizeof(struct page)))
 108                 if (pfn_valid(page_to_pfn((struct page *)start)))
 109                         return 1;
 110
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 /*
 115  * vmemmap virtual address space management does not have a traditonal page
 116  * table to track which virtual struct pages are backed by physical mapping.
 117  * The virtual to physical mappings are tracked in a simple linked list
 118  * format. 'vmemmap_list' maintains the entire vmemmap physical mapping at
 119  * all times where as the 'next' list maintains the available
 120  * vmemmap_backing structures which have been deleted from the
 121  * 'vmemmap_global' list during system runtime (memory hotplug remove
 122  * operation). The freed 'vmemmap_backing' structures are reused later when
 123  * new requests come in without allocating fresh memory. This pointer also
 124  * tracks the allocated 'vmemmap_backing' structures as we allocate one
 125  * full page memory at a time when we dont have any.
 126  */
 127 struct vmemmap_backing *vmemmap_list;
 128 static struct vmemmap_backing *next;
 129
 130 /*
 131  * The same pointer 'next' tracks individual chunks inside the allocated
 132  * full page during the boot time and again tracks the freeed nodes during
 133  * runtime. It is racy but it does not happen as they are separated by the
 134  * boot process. Will create problem if some how we have memory hotplug
 135  * operation during boot !!
 136  */
 137 static int num_left;
 138 static int num_freed;
 139
 140 static __meminit struct vmemmap_backing * vmemmap_list_alloc(int node)
 141 {
 142         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 143         /* get from freed entries first */
 144         if (num_freed) {
 145                 num_freed--;
 146                 vmem_back = next;
 147                 next = next->list;
 148
 149                 return vmem_back;
 150         }
 151
 152         /* allocate a page when required and hand out chunks */
 153         if (!num_left) {
 154                 next = vmemmap_alloc_block(PAGE_SIZE, node);
 155                 if (unlikely(!next)) {
 156                         WARN_ON(1);
 157                         return NULL;
 158                 }
 159                 num_left = PAGE_SIZE / sizeof(struct vmemmap_backing);
 160         }
 161
 162         num_left--;
 163
 164         return next++;
 165 }
 166
 167 static __meminit void vmemmap_list_populate(unsigned long phys,
 168                                             unsigned long start,
 169                                             int node)
 170 {
 171         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 172
 173         vmem_back = vmemmap_list_alloc(node);
 174         if (unlikely(!vmem_back)) {
 175                 WARN_ON(1);
 176                 return;
 177         }
 178
 179         vmem_back->phys = phys;
 180         vmem_back->virt_addr = start;
 181         vmem_back->list = vmemmap_list;
 182
 183         vmemmap_list = vmem_back;
 184 }
 185
 186 int __meminit vmemmap_populate(unsigned long start, unsigned long end, int node)
 187 {
 188         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 189
 190         /* Align to the page size of the linear mapping. */
 191         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 192
 193         pr_debug("vmemmap_populate %lx..%lx, node %d\n", start, end, node);
 194
 195         for (; start < end; start += page_size) {
 196                 struct vmem_altmap *altmap;
 197                 void *p;
 198                 int rc;
 199
 200                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 201                         continue;
 202
 203                 /* altmap lookups only work at section boundaries */
 204                 altmap = to_vmem_altmap(SECTION_ALIGN_DOWN(start));
 205
 206                 p =  __vmemmap_alloc_block_buf(page_size, node, altmap);
 207                 if (!p)
 208                         return -ENOMEM;
 209
 210                 vmemmap_list_populate(__pa(p), start, node);
 211
 212                 pr_debug("      * %016lx..%016lx allocated at %p\n",
 213                          start, start + page_size, p);
 214
 215                 rc = vmemmap_create_mapping(start, page_size, __pa(p));
 216                 if (rc < 0) {
 217                         pr_warning(
 218                                 "vmemmap_populate: Unable to create vmemmap mapping: %d\n",
 219                                 rc);
 220                         return -EFAULT;
 221                 }
 222         }
 223
 224         return 0;
 225 }
 226
 227 #ifdef CONFIG_MEMORY_HOTPLUG
 228 static unsigned long vmemmap_list_free(unsigned long start)
 229 {
 230         struct vmemmap_backing *vmem_back, *vmem_back_prev;
 231
 232         vmem_back_prev = vmem_back = vmemmap_list;
 233
 234         /* look for it with prev pointer recorded */
 235         for (; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 236                 if (vmem_back->virt_addr == start)
 237                         break;
 238                 vmem_back_prev = vmem_back;
 239         }
 240
 241         if (unlikely(!vmem_back)) {
 242                 WARN_ON(1);
 243                 return 0;
 244         }
 245
 246         /* remove it from vmemmap_list */
 247         if (vmem_back == vmemmap_list) /* remove head */
 248                 vmemmap_list = vmem_back->list;
 249         else
 250                 vmem_back_prev->list = vmem_back->list;
 251
 252         /* next point to this freed entry */
 253         vmem_back->list = next;
 254         next = vmem_back;
 255         num_freed++;
 256
 257         return vmem_back->phys;
 258 }
 259
 260 void __ref vmemmap_free(unsigned long start, unsigned long end)
 261 {
 262         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 263         unsigned long page_order = get_order(page_size);
 264
 265         start = _ALIGN_DOWN(start, page_size);
 266
 267         pr_debug("vmemmap_free %lx...%lx\n", start, end);
 268
 269         for (; start < end; start += page_size) {
 270                 unsigned long nr_pages, addr;
 271                 struct vmem_altmap *altmap;
 272                 struct page *section_base;
 273                 struct page *page;
 274
 275                 /*
 276                  * the section has already be marked as invalid, so
 277                  * vmemmap_populated() true means some other sections still
 278                  * in this page, so skip it.
 279                  */
 280                 if (vmemmap_populated(start, page_size))
 281                         continue;
 282
 283                 addr = vmemmap_list_free(start);
 284                 if (!addr)
 285                         continue;
 286
 287                 page = pfn_to_page(addr >> PAGE_SHIFT);
 288                 section_base = pfn_to_page(vmemmap_section_start(start));
 289                 nr_pages = 1 << page_order;
 290
 291                 altmap = to_vmem_altmap((unsigned long) section_base);
 292                 if (altmap) {
 293                         vmem_altmap_free(altmap, nr_pages);
 294                 } else if (PageReserved(page)) {
 295                         /* allocated from bootmem */
 296                         if (page_size < PAGE_SIZE) {
 297                                 /*
 298                                  * this shouldn't happen, but if it is
 299                                  * the case, leave the memory there
 300                                  */
 301                                 WARN_ON_ONCE(1);
 302                         } else {
 303                                 while (nr_pages--)
 304                                         free_reserved_page(page++);
 305                         }
 306                 } else {
 307                         free_pages((unsigned long)(__va(addr)), page_order);
 308                 }
 309
 310                 vmemmap_remove_mapping(start, page_size);
 311         }
 312 }
 313 #endif
 314 void register_page_bootmem_memmap(unsigned long section_nr,
 315                                   struct page *start_page, unsigned long size)
 316 {
 317 }
 318
 319 /*
 320  * We do not have access to the sparsemem vmemmap, so we fallback to
 321  * walking the list of sparsemem blocks which we already maintain for
 322  * the sake of crashdump. In the long run, we might want to maintain
 323  * a tree if performance of that linear walk becomes a problem.
 324  *
 325  * realmode_pfn_to_page functions can fail due to:
 326  * 1) As real sparsemem blocks do not lay in RAM continously (they
 327  * are in virtual address space which is not available in the real mode),
 328  * the requested page struct can be split between blocks so get_page/put_page
 329  * may fail.
 330  * 2) When huge pages are used, the get_page/put_page API will fail
 331  * in real mode as the linked addresses in the page struct are virtual
 332  * too.
 333  */
 334 struct page *realmode_pfn_to_page(unsigned long pfn)
 335 {
 336         struct vmemmap_backing *vmem_back;
 337         struct page *page;
 338         unsigned long page_size = 1 << mmu_psize_defs[mmu_vmemmap_psize].shift;
 339         unsigned long pg_va = (unsigned long) pfn_to_page(pfn);
 340
 341         for (vmem_back = vmemmap_list; vmem_back; vmem_back = vmem_back->list) {
 342                 if (pg_va < vmem_back->virt_addr)
 343                         continue;
 344
 345                 /* After vmemmap_list entry free is possible, need check all */
 346                 if ((pg_va + sizeof(struct page)) <=
 347                                 (vmem_back->virt_addr + page_size)) {
 348                         page = (struct page *) (vmem_back->phys + pg_va -
 349                                 vmem_back->virt_addr);
 350                         return page;
 351                 }
 352         }
 353
 354         /* Probably that page struct is split between real pages */
 355         return NULL;
 356 }
 357 EXPORT_SYMBOL_GPL(realmode_pfn_to_page);
 358
 359 #else
 360
 361 struct page *realmode_pfn_to_page(unsigned long pfn)
 362 {
 363         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 364         return page;
 365 }
 366 EXPORT_SYMBOL_GPL(realmode_pfn_to_page);
 367
 368 #endif /* CONFIG_SPARSEMEM_VMEMMAP */
 369
 370 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 371 static bool disable_radix = !IS_ENABLED(CONFIG_PPC_RADIX_MMU_DEFAULT);
 372
 373 static int __init parse_disable_radix(char *p)
 374 {
 375         bool val;
 376
 377         if (strlen(p) == 0)
 378                 val = true;
 379         else if (kstrtobool(p, &val))
 380                 return -EINVAL;
 381
 382         disable_radix = val;
 383
 384         return 0;
 385 }
 386 early_param("disable_radix", parse_disable_radix);
 387
 388 /*
 389  * If we're running under a hypervisor, we need to check the contents of
 390  * /chosen/ibm,architecture-vec-5 to see if the hypervisor is willing to do
 391  * radix.  If not, we clear the radix feature bit so we fall back to hash.
 392  */
 393 static void __init early_check_vec5(void)
 394 {
 395         unsigned long root, chosen;
 396         int size;
 397         const u8 *vec5;
 398         u8 mmu_supported;
 399
 400         root = of_get_flat_dt_root();
 401         chosen = of_get_flat_dt_subnode_by_name(root, "chosen");
 402         if (chosen == -FDT_ERR_NOTFOUND) {
 403                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 404                 return;
 405         }
 406         vec5 = of_get_flat_dt_prop(chosen, "ibm,architecture-vec-5", &size);
 407         if (!vec5) {
 408                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 409                 return;
 410         }
 411         if (size <= OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)) {
 412                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 413                 return;
 414         }
 415
 416         /* Check for supported configuration */
 417         mmu_supported = vec5[OV5_INDX(OV5_MMU_SUPPORT)] &
 418                         OV5_FEAT(OV5_MMU_SUPPORT);
 419         if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_RADIX)) {
 420                 /* Hypervisor only supports radix - check enabled && GTSE */
 421                 if (!early_radix_enabled()) {
 422                         pr_warn("WARNING: Ignoring cmdline option disable_radix\n");
 423                 }
 424                 if (!(vec5[OV5_INDX(OV5_RADIX_GTSE)] &
 425                                                 OV5_FEAT(OV5_RADIX_GTSE))) {
 426                         pr_warn("WARNING: Hypervisor doesn't support RADIX with GTSE\n");
 427                 }
 428                 /* Do radix anyway - the hypervisor said we had to */
 429                 cur_cpu_spec->mmu_features |= MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 430         } else if (mmu_supported == OV5_FEAT(OV5_MMU_HASH)) {
 431                 /* Hypervisor only supports hash - disable radix */
 432                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 433         }
 434 }
 435
 436 void __init mmu_early_init_devtree(void)
 437 {
 438         /* Disable radix mode based on kernel command line. */
 439         if (disable_radix)
 440                 cur_cpu_spec->mmu_features &= ~MMU_FTR_TYPE_RADIX;
 441
 442         /*
 443          * Check /chosen/ibm,architecture-vec-5 if running as a guest.
 444          * When running bare-metal, we can use radix if we like
 445          * even though the ibm,architecture-vec-5 property created by
 446          * skiboot doesn't have the necessary bits set.
 447          */
 448         if (!(mfmsr() & MSR_HV))
 449                 early_check_vec5();
 450
 451         if (early_radix_enabled())
 452                 radix__early_init_devtree();
 453         else
 454                 hash__early_init_devtree();
 455 }
 456 #endif /* CONFIG_PPC_BOOK3S_64 */